Großer Ausstellungserfolg: GED auf dem Kooperationsforum 2016 von Bayern Innovativ zur Leiterplattentechnologie

Starkes Interesse zeigten die Besucher der diesjährigen Bayern-Innovativ-Fachtagung zur Leiterplattentechnologie an der Ausstellung von GED. Das Kooperationsforum, das Ende Januar in Nürnberg stattfand, stand unter dem Motto „Die Leiterplatte als Integrationsmodul in der Automobil-, Industrie- und Medizinelektronik“. Mit rund 300 Teilnehmern war die Veranstaltung ausgebucht. Eine Fachausstellung, an der sich GED mit einem eigenen Stand beteiligte, begleitete die hochkarätigen Expertenvorträge.

Mit Simultaneous Engineering schneller zum Serienprodukt

GED präsentierte unter anderem ein aktuelles Medizin-Entwicklungsprojekt, ein Hörsystem für Schwersthörgeschädigte, entwickelt für die Firma Globe. Das System besteht aus mehreren kabellosen Handgeräten wie einem Handmikrofon, in denen hochintegrierte, leistungsstarke Signalprozessoren die Synthese und Verbesserung der Sprachdaten übernehmen. Der schnelle Entwicklungsdurchlauf von sechs Monaten war nur durch den Einsatz von Simultaneous Engineering möglich. Baugruppen und Gehäuse wurden parallel mit modernen CAD-Tools entwickelt und dann für die Vorserie im Rapid Prototyping hergestellt.

Das Hörsystem-Konzept besteht aus einem Headset oder alternativ einem Brillenmikrofon, welches die Sprachdaten per Nahfunk an ein Taschengerät überträgt, in dem die hochintegrierte Elektronik mit Signalaufbereitung integriert ist. Die Sprachdaten werden digitalisiert, optimiert und per Bluetooth im 2,4 GHz Band an das Partnergerät übertragen. Die Datenoptimierung erfolgt mittels spezieller Algorithmen. So lassen sich zum Beispiel unvollständige Silben komplettiert und Störgeräusche reduzieren.

Diese Sprachdatenoptimierung erfordert eine hohe Rechenleistung in den mobilen Geräten. Sie verfügen daher über einen leistungsstarken DSP mit integriertem DDR-RAM (digitaler Signalprozessor) der Blackfin-Serie von Analog Device. Die Steuerung übernimmt ein STM32 Microcontroller, der die Sprachdaten aus dem Audio Codec Controller weiterverarbeitet. Für den Datenfunk wurden zwei Leiterplattenmodule mit unterschiedlichen Frequenzbereich (860 MHz und 2,4 GHz) entwickelt, die pinkompatibel tauschbar sind. Das Hauptgerät ist etwa so groß wie ein Handy und hat ein 4,3 Zoll Touchscreen-Display.  Moderne Li-Io-Akkus stellen eine lange Betriebsdauer sicher.

Die Leiterplatten in den hochintegrierten Handgeräten und im Brillenmikrofon sind HDI-Multilayer (HDI, High Density Integration) mit 8-10 Lagen, Microvias und Impedanz-abgestimmten Leiterbahnen. Um die Geräte möglichst klein zu halten, wurde bei der Bauteileauswahl auf minimale Teilegrößen zurückgegriffen. CSP und µBGA Gehäuse, QFN und Bauteile bis 0201 stellen hohe Anforderungen an das Leiterplattendesign und die Fertigung. Dank Simultaneous Design waren bereits die ersten Baugruppen lauffähig und passen perfekt in die Gehäuse.

Sensorik, ein weiterer Anwendungsbereich für „Leiterplatten als Integrationsmodule“

Im Bereich von modernen „intelligenten Sensoren“ und der „miniaturisierten Sensorsysteme“ sind die Lösungen zwar weniger komplex, sie stellen jedoch teilweise noch höhere Anforderungen an die Integration. GED präsentierte dazu in Nürnberg aktuelle Entwicklungen aus dem Gassensorsystem HySeP mit integrierter, aktiver Gasmesskammer (mehr) und dem neuen Projekt „FreiForm“ (mehr), einem Sensorbaukasten für formangepasste IoT-Sensoren (IoT, Internet der Dinge). Die Forumsbesucher zeigten ein starkes Interesse an den Beispielen von GED zur Sensor-Miniaturisierung und Kostenoptimierung.

Flex-Leiterplatten, MIDs (Moulded Interconnection Devices) und die 3D-CSP-Technologie ermöglichen hier neuartige Sensorformen. Die energieoptimierten Sensorknoten arbeiten dank Energy Harvesting drahtlos und lassen sich an Formen wie Wellen oder Stifte anpassen, um sie in die Werkstücke, Werkzeuge oder Maschinen zu integrieren.

GED entwickelt in einem aktuellen, vom BMBF geförderten Industriekonsortium mit mehreren Partnern neue formangepasste Sensor- und Verbindungslösungen für das Internet der Dinge (IoT). Das Unternehmen verfügt dafür über das Know-how im Bereich Schaltungsdesign und die erforderlichen, speziellen Entwurfswerkzeuge. In Zukunft sollen sich damit OEM-Lösungen für die Sensorprojekte der Kunden möglichst einfach und schnell realisieren lassen. Ziel ist der „formangepasste, intelligente Sensor“.

 

 

 

 

 

 

Das Bild links zeigt ein Beispiel von vergrabenen (embedded)  SO-Bauteilen in der Leiterplatte. Die Kavitäten können mit Harz gefüllt und mittels Prepreg geschlossen werden. Das Bild rechts zeigt eine gefaltete Flexschaltung für eine stiftartige Sensorbauform.

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